一种模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法和系统与流程

本发明涉及直流输电，尤其涉及模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法和系统。

背景技术：

1、柔性直流输电技术是远距离、大容量的直流输电型式之一。尤其在沙戈荒地区新能源集中送出场景中，由于柔性直流输电的高可控性成为最佳技术手段之一。作为送端换流器，柔性直流换流器可为新能源场站提供稳定的接入电压，提供所需的无功功率；作为受端换流器，柔性直流换流器抵御常规直流的换相失败。模块化多电平换流器（modularmultilevel converter，mmc）是柔性直流换流器的拓扑型式。目前，半桥型mmc与全-半混合型mmc为直流输电的两种主流型式。

2、模块化多电平换流器的子模块过压是指当mmc发生交流侧或直流侧故障时，由于输送功率的突然受阻，使得能量全部流入mmc的子模块中，发生了过压问题。子模块过压将导致换流器闭锁，故障穿越失败，更甚则会威胁系统安全，需要对其进行控制。现有的模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法硬件成本高，故障时对控制策略进行切换所采用的计算方法繁琐，且容易发生控制失稳，导致模块化多电平换流器的子模块过压抑制效果差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法和系统，解决了现有的子模块过压抑制方法对控制策略进行切换所采用的计算方法繁琐，且容易发生控制失稳，导致子模块过压抑制效果差的技术问题。

2、本发明提供的一种模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法，包括：

3、获取模块化多电平换流器的运行数据和多个子模块运行电压，基于所述运行数据进行双环解耦控制并进行三相坐标变换，生成三相调制比；

4、当所述模块化多电平换流器未出现子模块过压时，采用所述三相调制比对所述模块化多电平换流器内的桥臂的调制波进行调制，生成桥臂调制数据；

5、当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，基于所述子模块运行电压进行调制波调节系数计算，生成调制波调节系数；

6、采用所述三相调制比和所述调制波调节系数对所述模块化多电平换流器内的桥臂的调制波进行调制，通过调制信号对所述模块化多电平换流器内的子模块进行过压抑制。

7、可选地，所述基于所述运行数据进行双环解耦控制并进行三相坐标变换，生成三相调制比的步骤，包括：

8、基于所述运行数据中的有功外环数据进行有功外环控制，生成初始d轴电流环参考值；

9、采用初始d轴电流环参考值进行有功内环控制，生成目标d轴电流环参考值；

10、基于所述运行数据中的无功外环数据进行无功外环控制，生成初始q轴电流环参考值；

11、采用初始q轴电流环参考值进行无功内环控制，生成目标q轴电流环参考值；

12、采用所述目标d轴电流环参考值和所述目标q轴电流环参考值进行三相坐标变换，生成三相调制比。

13、可选地，所述有功外环数据包括直流侧电流、直流侧电压实测值和交流侧有功功率实测值；所述基于所述运行数据中的有功外环数据进行有功外环控制，生成初始d轴电流环参考值的步骤，包括：

14、判断所述有功外环数据对应的系统需求数据是否为第一预设系统需求数据；

15、若所述系统需求数据为所述第一预设系统需求数据，则计算所述直流侧电流与第一预设电阻调节系数之间的乘值，生成直流侧电压；

16、将所述直流侧电压实测值对应的直流侧电压参考值与所述直流侧电压作差，生成第一直流侧电压差值；

17、将所述第一直流侧电压差值与所述直流侧电压实测值作差，生成第二直流侧电压差值；

18、将所述第二直流侧电压差值输入第一pi控制器进行参数调节，生成第一初始d轴电流环参考值；

19、若所述系统需求数据不为所述第一预设系统需求数据，则将所述交流侧有功功率实测值对应的交流侧有功功率参考值与所述交流侧有功功率实测值作差，生成第一交流侧功率差值；

20、将所述第一交流侧功率差值输入第二pi控制器进行参数调节，生成第二初始d轴电流环参考值。

21、可选地，所述无功外环数据包括交流侧电流、交流侧电压实测值和交流侧无功功率实测值；所述基于所述运行数据中的无功外环数据进行无功外环控制，生成初始q轴电流环参考值的步骤，包括：

22、判断所述无功外环数据对应的系统需求数据是否为第二预设系统需求数据；

23、若所述系统需求数据为所述第二预设系统需求数据，则计算所述交流侧电流与第二预设电阻调节系数之间的乘值，生成交流侧电压；

24、将所述交流侧电压实测值对应的交流侧电压参考值与所述交流侧电压作差，生成第一交流侧电压差值；

25、将所述第一交流侧电压差值与所述交流侧电压实测值作差，生成第二交流侧电压差值；

26、将所述第二交流侧电压差值输入第三pi控制器进行参数调节，生成第一初始q轴电流环参考值；

27、若所述系统需求数据不为所述第二预设系统需求数据，则将所述交流侧无功功率实测值对应的交流侧无功功率参考值与所述交流侧无功功率实测值作差，生成第二交流侧功率差值；

28、将所述第二交流侧功率差值输入第四pi控制器进行参数调节，生成第二初始q轴电流环参考值。

29、可选地，所述当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，基于所述子模块运行电压进行调制波调节系数计算，生成调制波调节系数的步骤，包括：

30、采用全部所述子模块运行电压进行平均值计算，生成子模块电压平均值；

31、将所述子模块电压平均值对应的子模块电压平均值参考值与所述子模块电压平均值作差，生成平均值差值；

32、判断所述子模块运行电压对应的子模块类型是否为预设类型；

33、若所述子模块类型为预设类型，则当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，根据所述平均值差值和所述子模块电压平均值对应的直流调制度进行调制波调节系数计算，生成第一调制波调节系数；

34、若所述子模块类型不为预设类型，则当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，根据所述平均值差值和所述子模块电压平均值对应的直流电流控制环输出值进行调制波调节系数计算，生成第二调制波调节系数。

35、可选地，所述当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，根据所述平均值差值和所述子模块电压平均值对应的直流调制度进行调制波调节系数计算，生成第一调制波调节系数的步骤，包括：

36、将所述平均值差值输入第三pi控制器进行参数调节，生成第一子模块调节参数；

37、当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，计算所述第一子模块调节参数与所述子模块电压平均值对应的直流调制度之间的和值，生成第一调制波调节系数。

38、可选地，所述当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，根据所述平均值差值和所述子模块电压平均值对应的直流电流控制环输出值进行调制波调节系数计算，生成第二调制波调节系数的步骤，包括：

39、将所述子模块电压平均值对应的直流电流控制环输出值输入第四pi控制器进行参数调节并进行限幅处理，生成直流控制数据；

40、将所述子模块电压平均值对应的交流侧有功功率实测值与所述平均值差值进行比值计算，生成第二子模块调节参数；

41、当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，计算所述第二子模块调节参数和所述直流控制数据之间的和值，生成第二调制波调节系数。

42、本发明还提供了一种模块化多电平换流器的子模块过压抑制系统，包括：

43、三相调制比生成模块，用于获取模块化多电平换流器的运行数据和多个子模块运行电压，基于所述运行数据进行双环解耦控制并进行三相坐标变换，生成三相调制比；

44、桥臂调制数据生成模块，用于当所述模块化多电平换流器未出现子模块过压时，采用所述三相调制比对所述模块化多电平换流器内的桥臂的调制波进行调制，生成桥臂调制数据；

45、调制波调节系数生成模块，用于当所述模块化多电平换流器出现子模块过压时，基于所述子模块运行电压进行调制波调节系数计算，生成调制波调节系数；

46、子模块过压抑制模块，用于采用所述三相调制比和所述调制波调节系数对所述模块化多电平换流器内的桥臂的调制波进行调制，通过调制信号对所述模块化多电平换流器内的子模块进行过压抑制。

47、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行实现如上述任一项模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法的步骤。

48、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项模块化多电平换流器的子模块过压抑制方法。

49、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

50、本发明通过计算三相调制比和调制波调节系数，在模块化多电平换流器出现子模块过压时，可以及时将三相调制比和调制波调节系数迅速传递到调制波，使得调制环节投入更多的子模块，进而降低所有子模块电压的平均值。本发明采用三相调制比和调制波调节系数进行子模块过压抑制的控制策略优化了现有的降压方法，具有更好的经济性与可行性。无需进行控制切换，便可及时投入相应的子模块，实现子模块过压抑制，在实现控制效果的同时稳定性好。解决了现有的子模块过压抑制方法对控制策略进行切换所采用的计算方法繁琐，且容易发生控制失稳，导致子模块过压抑制效果差的技术问题。